De formule van de stad

Elja Looijestijn ,

Natuurkundige Geoffrey West ontdekte universele regels waarin de dynamiek van de stad te vangen is. De uitkomst van zijn berekeningen is verontrustend.

'Sorry dat ik zo lang aan het woord ben,' zegt Geoffrey West met typische
Britse beleefdheid na een anderhalf uur durend telefonisch college, ‘maar ik word nogal evangelisch als ik over dit onderwerp praat.’ En dat terwijl de natuurkundige eigenlijk bij toeval en uit frustratie via de biologie bij het onderwerp verstedelijking uit kwam. ‘Ik kom uit de wereld van quarks en kleine deeltjes. Maar de jaren negentig waren een slechte periode voor de natuurkunde. Een geplande nieuwe deeltjesversneller ging niet door en de wetenschappelijke tijdgeest zat tegen. Biologie vond men veel interessanter. Uit frustratie besloot ik me daar dan maar op te richten. Ik vond dat de biologie wel wat modellen uit de natuurkunde kon gebruiken, een wat exactere, wiskundigere benadering.’
Al jaren verbaasden biologen zich over het opvallende wiskundige verband tussen het gewicht van een dier en de stofwisselingssnelheid van zijn lichaam. Als dieren groter worden, gaan ze relatief minder energie verbruiken en langzamer bewegen. Er is een vaste verhouding te vinden in bijvoorbeeld de lengte van de aorta, het aantal uren slaap dat hij nodig heeft en de levensverwachting. Deze sublineaire schaalwet bleek overal in de biologie toe te passen. West ontwikkelde hier een wiskundige theorie voor. ‘Het bleek dat hoe geweldig divers de natuur ook is, met al die verschillende organismen die geëvolueerd zijn naar hun ideale unieke vorm, dat zij zich toch heel systematisch gedraagt. Dat betekent dat er onderliggende regels aan het werk zijn, die je in formules kunt vangen.’

Wests baanbrekende artikel, dat in Science verscheen, werd een van de invloedrijkste in de hedendaagse biologie en is al meer dan 1500 keer geciteerd. Maar de wetenschapper ging verder. ‘Ik sprak met sociale wetenschappers en economen en was benieuwd of deze schaalwetten ook op bedrijven toepasbaar waren. Ik wilde de dynamiek en organisatie van bedrijven leren kennen. Maar om dat uit te vinden heb je data nodig, en bedrijfsinformatie kost geld. Daar had ik helemaal niet bij stilgestaan. Om te oefenen en wat krediet op te bouwen, begonnen we met analyses van steden, eigenlijk met tegenzin.’

Tankstations

West en zijn team lieten data-analyse los op het aantal tankstations in verhouding tot het aantal inwoners van een stad. Deze bleken prachtig in te schalen: werd een stad twee keer zo groot, dan steeg het aantal tankstations met 85 procent. En dat geldt ook voor andere infrastructurele zaken, zoals het wegennet en de lengte van de electriciteitsdraden. ‘Of je nu naar Chili, Japan of België gaat, het gaat voor alle steden op. Net als de soorten in de biologie zijn alle steden eigenlijk geschaalde versies van elkaar, en hoe groter hoe efficiënter.’ Maar deze biologische schaal geldt niet voor alle aspecten van de stad. In tegenstelling tot dieren, die volwassen worden, stoppen met groeien en uiteindelijk doodgaan, groeien steden almaar door. En de groei van de socioeconomische zaken, die en het zo prettig maken om in een stad te wonen, versnelt juist als een stad groter wordt. West: ‘Dit was de écht interessante ontdekking. Socio-economische zaken zoals lonen, opleidingsinstituten en cultuur schalen op een superlineaire manier. Als de grootte van een stad verdubbelt, stijgen de productiviteit, bedrijvigheid, het aantal creatieve mensen met vijftien procent. Terwijl er steeds meer bespaard wordt op vervoer, kabels en dergelijke.’ Geen wonder dat er wereldwijd wekelijks een miljoen stadsbewoners bij komen. De reden voor de universele stadsformules ligt in onszelf, vermoedt West: ‘Het enige dat alle steden gemeenschappelijk hebben, is dat er mensen wonen. Ik zie deze schaalwetten als een bewijs voor de universaliteit van de mensheid. Los van geschiedenis, cultuur, geografie en politiek zijn de dynamieken overal hetzelfde: een weerspiegeling van ons eigen sociale netwerk.’

Exponentiële groei

West is blij dat hij het grote verband ontdekt heeft en geniet van steden. ‘Ik houd erg van de stad. Hij is een motor voor menselijke interactie en stimuleert creatief denken. Ik hou van de buzz van een prettige stad, zoals New York of Amsterdam.’ Maar tegelijk maakt hij zich grote zorgen. De negatieve aspecten van het stadsleven, zoals ziektes, afval en criminaliteit, voldoen ook aan die superlineaire schaal. Alles gaat sneller in grotere steden, zelfs het tempo waarin mensen lopen. En omdat steden niet stoppen met groeien, is de stad niet duurzaam. ‘Groei zonder eind klinkt prachtig, maar als natuurkundige weet je dat het niet mogelijk is. Het moet een keer in elkaar storten. Dat dat nog niet gebeurd is, is te danken aan de innovatie van de mens. Om die groei te kunnen blijven accommoderen zijn steeds nieuwe revoluties ontwikkeld: de stoommachine, elektriciteit, internet. Maar die revoluties moeten elkaar ook steeds sneller opvolgen. Dat houdt een keer op.’ Ons zelfgecreëerde systeem van stadsleven moet dus vroeg of laat in elkaar storten. West: ‘Ik realiseerde me dat dit onderwerp eigenlijk de kern is van de grote vragen waar deze planeet mee te maken heeft. Niet het energieprobleem, milieuvervuiling, malaria of watertekort; aan de basis ligt de kwestie van steden en verstedelijking. Je hoort er nu steeds meer over en dat is ook logisch, gezien de exponentiële groei. Maar ik ben bang dat we tijd te kort komen.’ Wat moeten we hieraan doen? ‘We moeten minder superlineair worden en meer op biologie gaan lijken. Maar er is nooit onderzocht of we dezelfde kwaliteit van leven kunnen hebben zonder doorgaande groei. Economen hebben deze vraag nooit serieus gesteld. We hadden eigenlijk vijftig tot zeventig jaar geleden al moeten beginnen met grote aanpassingen. Ik hoop dat ik het mis heb, maar we kunnen zo niet doorgaan.’

West is pessimistisch, maar denkt dat hij met zijn huidige onderzoek in elk geval op de goede weg is. ‘Verstedelijking is het grote probleem van de menselijkheid, maar in de steden ligt ook de oplossing: daar zitten de slimme mensen en economische mogelijkheden. We moeten dringend een serieus begrip van de dynamiek van steden ontwikkelen, zodat we dit op een wetenschappelijke manier kunnen benaderen. Want alleen door die universele regels echt te doorgronden, kunnen we volgens mij tot een oplossing komen. En dan komen we erachter of onze beschaving een duurzaam concept is, of slechts een experiment van tienduizend jaar, een kleine ziekte in de geschiedenis van de aarde. Dat zou jammer zijn, want ik houd echt van de mensheid.’

Uit: VPRO Gids #15, 2012